Vores behov for vand er at tappe gamle underjordiske brønde. Hvor længe kan de holde?

(ovbelov/iStock/Getty Images)

Samfund, der er afhængige af Colorado-floden, står over for en vandkrise. Lake Mead, flodens største reservoir, er faldet til niveauer, der ikke er set, siden det blev skabt ved opførelsen af ​​Hoover Dam for omkring et århundrede siden.

Arizona og Nevada er står over for deres første obligatoriske vandnedskæringer nogensinde , mens der bliver vand frigivet fra andre reservoirer at holde Colorado-flodens vandkraftværker kørende.

Hvis selv det mægtige Colorado og dets reservoirer ikke er immune over for den varme og tørke, der forværres af klima forandring , hvor vil Vesten få sit vand?



Der er ét skjult svar: under jorden.

Efterhånden som stigende temperaturer og tørke udtørrer floder og smelter bjerggletsjere, er folk i stigende grad afhængige af vandet under deres fødder. Grundvandsressourcer forsynes i øjeblikket drikkevand til næsten halvdelen af ​​verdens befolkning og omkring 40 procent af vandet, der bruges til kunstvanding globalt .

Hvad mange mennesker ikke er klar over, er hvor gammelt – og hvor sårbart – meget af det vand er.

Det meste vand, der er lagret under jorden, har været der i årtier, og meget af det har siddet i hundreder, tusinder eller endda millioner af år. Ældre grundvand har en tendens til at opholde sig dybt under jorden, hvor det er mindre let påvirket af overfladeforhold såsom tørke og forurening.

Efterhånden som lavvandede brønde tørrer ud under presset fra byudvikling, befolkningstilvækst og klimaændringer, bliver gammelt grundvand stadig vigtigere.

At drikke gammelt grundvand

Hvis du bider i et stykke brød, der var 1.000 år gammelt, ville du sikkert bemærke det.

Vand, der har været under jorden i tusind år, kan også smage anderledes. Det udvasker naturlige kemikalier fra den omgivende sten og ændrer dens mineralindhold.

Nogle naturlige forurenende stoffer knyttet til grundvandets aldersom humørforstærkende lithium – kan have positive effekter. Andre forurenende stoffer, som jern og mangan, kan være generende.

Ældre grundvand er også nogle gange for salt til at drikke uden dyr behandling. Dette problem kan være værre nær kysterne: Overpumpning skaber plads, der kan trække havvand ind i grundvandsmagasiner og forurene drikkevarer.

Gammelt grundvand kan tage tusinder af år at genopbygge naturligt.

Og som Californien så under sin tørke i 2011-2017, komprimeres naturlige underjordiske lagerpladser, når de tømmes, så de kan ikke genopfylde deres tidligere kapacitet . Denne komprimering får igen jorden ovenover til at revne, spænde og synke.

Men det er folk i dag boring af dybere brønde i Vesten efterhånden som tørke udtømmer overfladevand og gårde er mere afhængige af grundvand.

Hvad betyder det, at vand er 'gammelt'?

Lad os forestille os en regnstorm over det centrale Californien for 15.000 år siden. Mens stormen ruller hen over det, der nu er San Francisco, falder det meste af regnen ned i Stillehavet, hvor den til sidst vil fordampe tilbage til atmosfæren.

Der falder dog også noget regn i floder og søer og over tørt land. Mens den regn siver gennem jordlag, kommer den langsomt ind i rislende 'strømningsstier' af underjordisk vand.

Nogle af disse stier fører dybere og dybere, hvor vandet samler sig i sprækker i grundfjeldet hundredvis af meter under jorden.

Vandet samlet i disse underjordiske reserver er på en måde afskåret fra det aktive vandkredsløb – i det mindste på tidsskalaer, der er relevante for menneskeliv.

I Californiens tørre Central Valley, meget af det tilgængelige oldtidsvand har været pumpet ud af jorden, mest til landbruget. Hvor den naturlige genopfyldningstidsskala ville være i størrelsesordenen årtusinder, nedsivning af landbruget har delvist genopfyldt nogle grundvandsmagasiner med nyere – for ofte forurenet – vand.

Faktisk genopfylder steder som Fresno nu aktivt vandførende lag med rent vand (såsom renset spildevand eller regnvand) i en proces kendt som ' styret vandførende genopladning .'

I 2014, midtvejs i deres værste tørke i moderne hukommelse, blev Californien den sidste vestlige stat at vedtage en lov kræver lokale bæredygtighedsplaner for grundvandet. Grundvand kan være modstandsdygtigt over for hedebølger og klimaændringer, men hvis du bruger det hele, er du i problemer.

Et svar på vandbehovet? Bor dybere. Alligevel det svar er ikke bæredygtig .

For det første er det dyrt: Store landbrugsvirksomheder og lithiumminevirksomheder har en tendens til at være den slags investorer, der har råd til at bore dybt nok, mens små landdistrikter kan ikke .

For det andet, når du først har pumpet gammelt grundvand, har akviferer brug for tid til at blive genopfyldt. Strømningsstier kan blive forstyrret, hvilket kvæler en naturlig vandforsyning til kilder, vådområder og floder. I mellemtiden kan ændringen i tryk under jorden destabilisere jorden, får jord til at synke og endda fører til jordskælv .

For det tredje er forurening: Mens dybt, mineralrigt gammelt grundvand ofte er renere og sikrere at drikke end yngre, lavvandede grundvand, kan overpumpning ændre det.

Efterhånden som områder, der er bundet af vand, er mere afhængige af dybt grundvand, sænker overpumpning grundvandsspejlet og trækker forurenet moderne vand ned, der kan blandes med det ældre vand. Denne blanding får vandkvaliteten til at forringes , hvilket fører til efterspørgsel efter stadigt dybere brønde.

Læsning af klimahistorie i gammelt grundvand

Der er andre grunde til at bekymre sig om gammelt grundvand. Ligesom faktiske fossiler kan ekstremt gammelt 'fossilt grundvand' lære os om fortiden.

Forestil dig vores forhistoriske regnvejr igen: For 15.000 år siden var klimaet helt anderledes end i dag. Kemikalier, der er opløst i gammelt grundvand, kan spores i dag og åbner vinduer ind i en tidligere verden. Visse opløste kemikalier fungerer som ure og fortæller forskerne om grundvandets alder.

For eksempel ved vi, hvor hurtigt opløst kulstof-14 og krypton-18 henfalder, så vi kan måle dem for at beregne, hvornår vandet sidst har interageret med luft.

Yngre grundvand, der forsvandt under jorden efter 1950'erne, har en unik, menneskeskabt kemisk signatur: høje niveauer af tritium fra atombombetest.

Andre opløste kemikalier opfører sig som små termometre.

Ædelgasser som argon og xenon, for eksempel, opløses mere i koldt vand end i varmt vand langs en præcis kendt temperaturkurve. Når først grundvandet er isoleret fra luft, gør opløste ædelgasser ikke meget. Som et resultat bevarer de information om miljøforhold på det tidspunkt, hvor vandet første gang sivede ind i undergrunden.

Koncentrationerne af ædelgasser i fossilt grundvand har givet nogle af vores mest pålidelige skøn over temperatur på land under sidste istid .

Sådanne fund giver indsigt i moderne klimaer, herunder hvor følsom Jordens gennemsnitstemperatur er over for kuldioxid i atmosfæren. Disse metoder understøtter en nyere undersøgelse der fandt en opvarmning på 3,4 grader Celsius med hver fordobling af kuldioxid.

Grundvandets fortid og fremtid

Folk i nogle regioner, som New England, har drukket gammelt grundvand i årevis med ringe fare for at udtømme brugbare forsyninger. Regelmæssig nedbør og varierede vandkilder - herunder overfladevand i søer, floder og snepakning - giver alternativer til grundvandet og genopfylder også vandførende lag med nyt vand.

Hvis grundvandsmagasiner kan følge med efterspørgslen, vil vandet kan bruges bæredygtigt .

Out West betyder mere end et århundrede med ukontrolleret og ublu vandforbrug, at nogle af de steder, der er mest afhængige af grundvand - tørre regioner, der er sårbare over for tørke - har spildt de gamle vandressourcer, der engang eksisterede under jorden.

En berømt præcedens for dette problem er i Great Plains. Der leverer det gamle vand i Ogallala-akviferen drikkevand og kunstvanding til millioner af mennesker og gårde fra South Dakota til Texas. Hvis folk skulle pumpe dette akvifer tørt, det ville tage tusinder af år at genopfylde naturligt .

Det er en vital buffer mod tørke, men alligevel kunstvanding og vandintensivt landbrug sænker vandstanden til uholdbare satser .

Efterhånden som planeten opvarmes, bliver gammelt grundvand stadig vigtigere – uanset om det strømmer fra din køkkenhane, vander madafgrøder eller advarer om Jordens fortid, som kan hjælpe os med at forberede os på en usikker fremtid.

Marissa Grunes , miljøstipendiat, Harvard Universitet ; Alan Seltzer , assisterende videnskabsmand i marin kemi og geokemi, Woods Hole Oceanografisk Institution ; og Kevin M. Befus , adjunkt i hydrogeologi, University of Arkansas .

Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons-licens. Læs original artikel .

Populære Kategorier: Miljø , Tech , Ukategoriseret , Fysik , Mennesker , Forklarer , Plads , Samfund , Sundhed , Natur ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.